电磁层析成像(Electromagnetic Tomography, EMT)技术是在电磁感应原理基础上的一种新型过程层析成像(Process Tomography, PT)技术。电磁层析成像的基本原理是当激励磁场从多个角度对含有导电或者导磁物质的空间进行激励时,物场中的导磁物质会产生感应磁场,导电物质会生成电涡流,原有物场的电磁特性分布就会因此改变,依据检测线圈从不同方向采集得到的数据,就可以以此重建出物场中导磁、导电物质在空间中的分布图像。本论文通过学习和研究电磁层析成像理论,分析了EMT正问题与逆问题的模型,提出多种更适合工业应用领域的传感器结构阵列的设想,并通过这些传感器阵列结构重建图像的质量来证明其可行性和有效性；同时在EMT二维图像重建方法的基础上,提出直接EMT三维图像重建思路,并且通过仿真实验验证了EMT三维成像可行性。本文具体内容如下：1.结合电磁层析成像的国内外研究现状,根据电磁层析成像基础理论知识,研究了电磁层析成像正问题和逆问题的原理和数学模型。选择有限元法求解电磁层析成像的正问题,利用仿真软件Ansys对正问题进行仿真,得到逆问题求解所需要的先验知识。2.研究了电磁层析成像技术中传感器阵列结构特点,突破传统EMT经典的全包围“O”型结构的限制,验证更适应工业应用场景的多种非全包围式传感器结构,并通过详细的仿真实验证明了本文的三种非全包围式结构的EMT传感器阵列拥有良好的成像效果,为电磁层析成像技术扩展到更广泛的工业领域做了一定的工作。3.结合EMT技术特点,采用过程成像上的一种直接三维图像重建思路,进行EMT三维成像研究,通过采集EMT传感器阵列中同层线圈间和异层线圈间的感应电信号,不经过二维断层成像处理,直接进行三维成像。本文首先对三维EMT系统进行建模和有限元剖分说明,再进行轴向和径向上的灵敏度分析,最后通过重建三维图像来证明EMT三维成像思路的可行性。